Буровое долото для ударного молотка и хвостовик для него

Группа изобретений относится к буровому долоту для ударного молотка и к хвостовику бурового долота для ударного молотка. Технический результат заключается в снижении напряжений на хвостовике долота. Буровое долото для ударного молотка содержит хвостовик, головку на первом конце хвостовика и группу продольно продолжающихся участков шлицов, образующих продолжающиеся наружу фиксирующие выступы на дальнем конце хвостовика или к нему. По меньшей мере, боковая поверхность по меньшей мере одного выступа плавно переходит в хвостовик долота, при этом долото содержит дополнительную группу продольно продолжающихся участков шлицов, продольно расположенных на расстоянии от группы выступов к концу головки долота, причем каждый из дополнительных участков шлицов имеет верхнюю грань, которая является более широкой, чем верхняя грань каждого выступа. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 5 ил.

 

Буровое долото для ударного молотка обычно устанавливают в ведущем переводнике под поршнем при помощи средства фиксации долота в форме стопорного кольца долота (или кольца долота).

Соответственно, долото обычно содержит удлиненный хвостовик, головку на первом конце хвостовика и группу продольно продолжающихся участков шлицов, определяющих продолжающиеся наружу фиксирующие выступы на дальнем конце хвостовика или к нему, которые предназначены, чтобы опираться на кольцо долота, чтобы ограничивать перемещение долота и сохранять его в ведущем переводнике. У головки обычно имеются кнопки, выступающие из стального корпуса, определяющего переднюю поверхность долота.

Отказ фиксирующих выступов, возникающий вследствие высоких циклических нагрузок во время работы молотка, является существенной проблемой, которая может привести к потере долота в просверленном отверстии.

В документе США 4862976 раскрыто долото, имеющее фиксирующие выступы 62, которые были упрочнены превышением номинального размера.

В документе США 3918538 раскрыто долото, имеющее фиксирующие выступы 11, где каждый выступ содержит переднюю поверхность, которая пересекает хвостовик долота с очень маленьким радиусом, но иным образом соединяющиеся точки концентрации напряжений, общие для фиксирующих выступов долота предшествующего уровня техники.

В документе США 2007/0137895 раскрыто буровое долото для ударного бурения с множеством шлицов на продольной поверхности, и эти шлицы выполнены на хвостовике бурового долота.

На основании этих проблем и трудностей, связанных с ними, было разработано настоящее изобретение.

Другие задачи и преимущества настоящего изобретения станут очевидными из следующего описания, взятого с использованием прилагаемых чертежей, на которых посредством иллюстрации и примера раскрывается вариант осуществления настоящего изобретения.

В одном аспекте изобретение относится к долоту для ударного молотка, содержащему удлиненный хвостовик, головку на первом конце хвостовика и группу продольно продолжающихся участков шлицов, образующих продолжающиеся наружу фиксирующие выступы на дальнем конце хвостовика или к нему. По меньшей мере, боковая поверхность, по меньшей мере, одного выступа плавно переходит в хвостовик долота. Долото содержит дополнительную группу продольно продолжающихся участков шлицов, продольно расположенных на расстоянии от группы выступов к головной части долота, причем каждый из дополнительных участков шлицов имеет верхнюю грань, которая является ощутимо более широкой, чем верхняя грань каждого выступа.

В контексте настоящей заявки термин 'плавно переходит' следует использовать как означающий, что линия разграничения между поверхностями, упомянутая как плавно переходящая, не может отличаться.

В другом варианте выступы предназначены, чтобы опираться на кольцо долота, чтобы ограничивать перемещение долота и оставлять его в ведущем переводнике.

В другом варианте каждый выступ содержит пару боковых поверхностей, каждая из которых постепенно переходит в хвостовик долота.

В другом варианте каждый выступ содержит первую и вторую торцевые поверхности, и долото дополнительно отличается тем, что, по меньшей мере, одна из этих торцевых поверхностей плавно переходит в хвостовик долота.

В другом варианте каждая из торцевых поверхностей или каждый выступ плавно переходит в хвостовик долота.

В другом варианте каждый выступ содержит верхнюю грань, и долото дополнительно отличается тем, что, по меньшей мере, одна из торцевых поверхностей выступа плавно переходит в верхнюю грань выступа.

В другом варианте каждая из торцевых поверхностей каждого выступа плавно переходит в верхнюю грань выступа.

В другом варианте каждая поверхность выступа, плавно переходящая в хвостовик, также плавно переходит посредством вогнутой выемки или закругления, продолжающегося между поверхностью и хвостовиком.

В другом варианте вогнутая выемка или закругление каждой боковой поверхности является ощутимо более широкой, чем верхняя грань каждого выступа.

В другом варианте каждая торцевая поверхность выступа, плавно переходящая в верхнюю грань выступа, также плавно переходит посредством вогнутой выемки или округлости, продолжающейся между поверхностью и верхней гранью.

В другом варианте вогнутая выемка или закругление дополнительно плавно переходит в выпуклую выемку или округлость. Такой многоступенчатый плавный переход можно использовать для плавного перехода верхней поверхности выступа в хвостовик.

В другом варианте долото содержит дополнительную группу продольно продолжающихся участков шлицов, продольно расположенных на расстоянии от первой группы к головной части долота, причем каждый из дополнительных участков шлицов имеет верхнюю грань, которая является ощутимо более широкой, чем верхняя грань каждого выступа.

В другом варианте вогнутое закругление, продолжающееся между каждой боковой стенкой участков шлицов в дополнительной группе и хвостовиком, имеет радиус или кривизну, которое является ощутимо меньшим, чем закругление, продолжающееся между каждой из боковых стенок выступов и хвостовиком.

В другом варианте закругления, продолжающиеся между боковыми стенками выступов и хвостовиком, имеют радиус, который в два или более раз больше, чем радиус закруглений, продолжающихся между боковыми стенками участков шлицов в дополнительной группе и хвостовиком. То есть отношение радиусов закругления составляет 2:1 или больше.

В другом варианте это отношение радиусов закругления находится в диапазоне 3:1 и 8:1.

В другом варианте каждая плавно переходящая поверхность выступа плавно переходит в нижнюю грань между соседними выступами.

В дополнительном аспекте изобретение относится к хвостовику бурового долота для ударного молотка, содержащему головку на первом конце хвостовика, причем упомянутый хвостовик содержит группу продольно продолжающихся участков шлицов, определяющих наружу продолжающиеся фиксирующие выступы на дальнем конце хвостовика или к нему. По меньшей мере, боковая поверхность, по меньшей мере, одного выступа плавно переходит в хвостовик. Хвостовик содержит дополнительную группу продольно продолжающихся участков шлицов, продольно расположенных на расстоянии от группы выступов к головке на первом конце хвостовика, причем каждый из дополнительных участков шлицов имеет верхнюю грань, которая является ощутимо более широкой, чем верхняя грань каждого выступа.

В другом варианте количество выступов не равно количеству дополнительных участков шлицов.

В другом варианте количество выступов меньше, чем количество дополнительных участков шлицов.

В дополнительном аспекте изобретение относится к ударному молотку, содержащему долото, как описано выше.

Для лучшего понимания этого раскрытия оно будет теперь описано относительно одного или более примерных вариантов осуществления, которые будут описаны здесь с помощью чертежей, на которых:

фиг. 1 - вид в перспективе конца долота для ударного молотка в соответствии с примерным вариантом осуществления настоящего изобретения;

фиг. 2 - вид сзади конца долота, показанного на фиг. 1;

фиг. 3 и 4 - подробные виды в перспективе фиксирующих выступов от конца долота, показанного на фиг. 1; и

фиг. 5 - подробный вид сзади фиксирующего выступа от конца долота, показанного на фиг. 1.

В следующем описании подобные ссылочные отличительные признаки определяют идентичные или соответствующие части на нескольких видах чертежей.

Описание предпочтительного варианта осуществления

Обратимся теперь к чертежам, где показано буровое долото 1 для ударного молотка, имеющего систему либо прямой (DTH), либо обратной циркуляции (RC), содержащего цилиндрический кожух (не показан) и ведущий переводник (не показан), соединенные резьбой в кожухе. Поршень (не показан) будет вертикально установлен в кожухе с возможностью возвратно-поступательного перемещения, и этот поршень будет перемещаться возвратно-поступательно сжатым воздухом. Буровое долото 1 устанавливают в ведущем переводнике под поршнем при помощи средства фиксации долота в форме стопорного кольца долота (или кольца долота).

Ведущий переводник содержит кольцевой рукав с группой расположенных на расстоянии внутрь направленных ведущих шлицов.

Буровое долото 1 содержит хвостовик 2 и головку 4 бурового долота с поверхностью долота. Хвостовик 2 имеет множество направленных наружу ведомых шлицов 10, которые также расположены на расстоянии и рассчитаны, чтобы образовать с ведущими шлицами на ведущем переводнике пары шлицов, имеющих рабочие поверхности примыкания, когда хвостовик 2 бурового долота 1 вводят в ведущий переводник.

При использовании ведущие шлицы действуют против ведомых шлицов 10, чтобы управлять вращением бурового долота 1, обеспечивая возможность продольного перемещения (под действием молотка) бурового долота 1, относительно ведущего переводника.

Таким образом, вращение передается к кожуху посредством бурильной колонны (не показана), и долото 1, таким образом, приводится во вращение ведущим переводником, будучи прочно закрепленным наверху поршнем.

Долото 1 дополнительно содержит группу продольно продолжающихся участков шлицов, определяющих наружу продолжающиеся фиксирующие выступы 20 на дальнем конце (то есть отдаленном от центра конце головки 4) хвостовика 2 или к нему, и продольно расположенных на расстоянии от ведомых шлицов 10 участков без шлица хвостовика 2.

При использовании выступы 20 предназначены, чтобы опираться на кольцо долота так, чтобы ограничивать перемещение долота 1 и оставлять его в ведущем переводнике.

Каждый выступ 20 содержит пару боковых поверхностей 30, каждая из которых плавно переходит в хвостовик 2 долота посредством единственной и непрерывной вогнутой выемки или закругления, продолжающегося между краем верхней грани 40 и хвостовиком 2, который является ощутимо более широким, чем верхняя грань 40 каждого выступа 20.

Каждый выступ 20 дополнительно содержит первую и вторую торцевые поверхности 50, каждая из которых плавно переходит в хвостовик 2 долота 1 посредством выпуклой выемки или округлости, продолжающейся между поверхностью 50 и верхней гранью 40.

Плавный переход боковых и/или торцевых поверхностей выступов 20 в хвостовик 2 долота 1 описанным здесь способом устраняет некоторые из точек концентрации напряжений, также известных как точки инициирования или концентраторы напряжений, найденные на выступах многих долот предшествующего уровня техники, и от которых стремятся распространяться усталостные трещины.

Соответственно, выступы 20 долота 1 в соответствии с настоящим изобретением более долговечны и способны выдерживать большие нагрузки, чем выступы многих из долот предшествующего уровня техники. В результате, может требоваться меньше этих выступов 20, чем требовалось бы выступов предшествующего уровня техники.

Настоящее изобретение можно расценивать как оптимизацию хвостовика, расположенного близко к торцевой поверхности бурового долота. Основная цель и смысл настоящего изобретения состоит в том, чтобы избежать высоких напряжений в такой критической области бурового долота. Другое преимущество может минимизировать точки зарождения трещин уменьшением количества выступов 20.

По всему описанию и следующей ниже формуле изобретения, если контекст не требует иного, слова "содержит" и "включает в себя" и различные варианты, такие как "содержащий" и "включающий в себя", как должно быть понятно, будут подразумевать добавление установленного целого или группы целых, но не исключение любого другого целого или группы целых.

Ссылка на любой предшествующий уровень техники в этом описании не является подтверждением и не должен быть подтверждением какой-либо формы указания на то, что эта форма предшествующего уровня техники образует часть общеизвестного уровня техники.

Специалистам в данной области техники должно быть понятно, что изобретение не ограничивается в его использовании для конкретной описанной заявки. Настоящее изобретение не ограничено использованием его предпочтительного варианта осуществления относительно конкретных элементов и/или признаков, описанных или изображенных здесь. Должно быть понятно, что можно выполнять различные изменения, не отступая от принципов изобретения. Поэтому изобретение, как должно быть понятно, включает в себя все такие изменения в своем объеме.

Раскрытия в заявке на патент EP №12150466.6, из которой эта заявка испрашивает приоритет, полностью включены в настоящую заявку посредством ссылки.

1. Буровое долото (1) для ударного молотка, содержащее хвостовик (2), головку (4) на первом конце хвостовика (2) и группу продольно продолжающихся участков шлицов, образующих продолжающиеся наружу фиксирующие выступы (20) на дальнем конце хвостовика (2) или к нему, отличающееся тем, что, по меньшей мере, боковая поверхность (30) по меньшей мере одного выступа (20) плавно переходит в хвостовик (2) долота (1), при этом долото (1) содержит дополнительную группу продольно продолжающихся участков (10) шлицов, продольно расположенных на расстоянии от группы выступов (20) к концу головки (4) долота (1), причем каждый из дополнительных участков (10) шлицов имеет верхнюю грань (60), которая является более широкой, чем верхняя грань (40) каждого выступа (20).

2. Долото (1) по п. 1, отличающееся тем, что каждый выступ (20) содержит пару боковых поверхностей (30), каждая из которых плавно переходит в хвостовик (2) долота (1).

3. Долото (1) по п. 1 или 2, отличающееся тем, что каждый выступ (20) содержит первую и вторую торцевые поверхности (50), при этом по меньшей мере одна из этих торцевых поверхностей (50) плавно переходит в хвостовик (2) долота (1).

4. Долото (1) по п. 3, отличающееся тем, что каждая из торцевых поверхностей (50) каждого выступа (20) плавно переходит в хвостовик (2) долота (1).

5. Долото (1) по п. 3, отличающееся тем, что каждый выступ (20) содержит верхнюю грань (40), при этом по меньшей мере одна из торцевых поверхностей (50) выступа (20) плавно переходит в верхнюю грань (40) выступа (20).

6. Долото (1) по п. 5, отличающееся тем, что каждая из торцевых поверхностей (50) каждого выступа (20) плавно переходит в верхнюю грань (40) выступа (20).

7. Долото (1) по п. 5 или 6, отличающееся тем, что каждая поверхность выступа, плавно переходящая в хвостовик (2), также плавно переходит посредством единственной и непрерывной вогнутой выемки или закругления, продолжающегося между краем верхней грани (40) и хвостовиком (2).

8. Долото (1) по п. 7, отличающееся тем, что вогнутая выемка или закругление каждой боковой поверхности (30) является более широким, чем верхняя грань (40) каждого выступа (20).

9. Долото (1) по п. 5 или 6, отличающееся тем, что каждая торцевая поверхность (50) выступа, плавно переходящая в верхнюю грань (40) выступа (20), также плавно переходит посредством выпуклой выемки или округлости, продолжающейся между поверхностью (50) и верхней гранью (40).

10. Хвостовик (2) бурового долота (1) для ударного молотка, содержащий головку (4) на первом конце хвостовика (2), причем хвостовик (2) содержит группу продольно продолжающихся участков шлицов, образующих направленные наружу фиксирующие выступы (20) на дальнем конце хвостовика (2) или по направлению к дальнему концу хвостовика, отличающийся тем, что, по меньшей мере, боковая поверхность (30) по меньшей мере одного выступа (20) плавно переходит в хвостовик (2), при этом хвостовик (2) содержит дополнительную группу продольно продолжающихся участков (10) шлицов, расположенных на расстоянии в продольном направлении от группы выступов (20) к головке (4) на первом конце хвостовика (2), причем каждый из дополнительных участков (10) шлицов имеет верхнюю грань (60), которая является более широкой, чем верхняя грань (40) каждого выступа (20).